Bionické oko umožní slepým vidět

Vědci z NASA vyvinuli keramické fotobuňky, které jednou budou moci nahradit nefunkční sítnici. Některé oxidy vytvořené v kosmu by mohly nahradit chybějící tyčinky a čípky v lidském oku…

Zdravé oční pozadí obsahuje na 130 miliónů tyčinek a sedm miliónů čípků. Tyto biologické solární buňky umístěné v sítnici přeměňují světelné signály na elektrické. Bez nich jsme slepí. Choroby, které vyvolávají degeneraci čípků a tyčinek, v současné době připravují o zrak milióny obyvatel na celém světě. „Pokud by se poškozené tyčinky a čípky mohly nahradit umělými, pak ten, kdo vlivem degenerativního onemocnění oslepne, by jednou opět mohl vidět,“ říká profesor na univerzitě v Houstonu Alex Ignatiev.

Z kosmu rychle do života

Ještě před několika lety by tato myšlenka byla jen těžko představitelná, píše se ve zprávě NASA. Nyní ale vědci z Centra pro vesmírnou vakuovou epitaxi (Space Vacuum Epitaxy Center – SVEC) zkoumají tenkou fotocitlivou keramickou vrstvu, která reaguje na světlo podobně jako tyčinky a čípky. SVEC je komerční pobočkou NASA, která spolupracuje s univerzitou v Houstonu. Jeho úkolem, stejně jako dalších sedmnácti podobných center, je napomáhat rychlému uplatnění výsledků kosmického výzkumu v běžném životě.

Z testů vyplývá, že políčka nového keramického materiálu umístěná na filmech by mohla být implantována do oka, kde by obnovila vidění. „Existují nemoci, které způsobí, že tyčinky a čípky zaniknou, avšak nervové vedení zůstane stále funkční,“ říká Ignatiev. Právě v těchto případech je mohou tenké vrstvy keramických senzorů nahradit. Výsledkem by pak bylo „bionické oko“.

Umělé tyčinky a čípky se snažili vytvořit vědci i na jiných univerzitách a výzkumných institucích, avšak obvykle se zaměřili na fotodetektory na bázi křemíku. Křemík je však pro lidský organismus toxický a reaguje s tekutinami v oku. Tyto problémy se však keramickým detektorům daří obejít.

„Předběžné testy na biokompatibilitu již provádíme a zdá se, že jsou naprosto stabilní,“ říká Ignatiev. Keramické detektory tvoří tenké filmy, které postupně narůstají po jednotlivých atomech a vrstvách na podložním substrátu – tedy metodou známá jako epitaxe. A dobře uspořádané epitaxní vrstvy mají ty nejlepší optické vlastnosti.

Zkušenosti s jejich vytvářením získali vědci ze SVEC při experimentech na Wake Shield Facility, tedy družici ve tvaru disku o poloměru asi čtyř metrů, která byla vynesena na oběžnou dráhu raketoplánem. Zde se pak dosáhlo podmínek pro růst tenkých oxidových filmů, jež pomohly vytvořit keramické detektory pro projekt Bionické oko.

Oxid je lepší než křemík

Tyto detektory rovněž připomínají ultratenké vrstvy na počítačových čipech, takže lze využít zkušeností nabytých s polovodiči a vytvářet z nich pole či skupiny stejně jako u počítačů. Tyto skupiny se pak řadí do šestibokých struktur, čímž napodobí soustavu tyčinek a čípků, kterou mají nahradit.

Toto přirozené uspořádání v detektoru také vyřeší další problém – umožní přívod živin do oka. „Všechny živiny pronikají z očního pozadí a postupně se dostávají do popředí,“ říká Ignatiev. „Pokud se implantují velké a nepropustné struktury, jako jsou například křemíkové detektory, pak oko začne atrofovat, tedy zakrňovat. Keramické detektory ale tvoří jednotky o velikosti pěti mikronů, což odpovídá velikosti čípků, a tedy umožní protékání živin kolem nich.“

Pacienti se již hlásí

Umělá sítnice pak sestává ze sta tisíc těchto drobných keramických detektorů, jejichž skupiny jsou připevněny na polymerní film o velikosti jeden krát jeden milimetr – tato velikost již pak chirurgům vyhovuje. Charles Garcia z University of Texas Medical School v Houstonu říká: „Vytvoříme malý řez v bílé části oka a sítnici nadzvedneme tekutinou, kterou pod ni vstříkneme. Vypadá to podobně, jako když se vytvoří puchýř po spálení kůže. Na tento malý puchýřek pak umístíme umělou sítnici.“

Po několika týdnech po aplikaci se polymerní film rozpustí, avšak detektory zůstanou na místě. První zkoušky na lidech by měly začít již letos. Vědci si však nejsou jisti, jak bude mozek interpretovat neznámé náboje z umělých čípků a tyčinek. Domnívají se, že mozek by se mohl přizpůsobit, i když bude zapotřebí dlouhého zacvičování – podobně, jako když se dítě poprvé učí rozeznávat tvary a barvy.

„Z laboratoře na kliniku ještě povede dlouhá cesta,“ poznamenává Garcia. Zůstává totiž mnoho nezodpovězených otázek: Budou keramické detektory fungovat? Jak dlouho? A v jakém rozlišení? To vše ale lékaři nebudou vědět, dokud receptory pacientům nevoperují. Přesto již Ignatiev obdržel přes dvě stě žádostí od pacientů, kteří se o této možnosti dozvěděli a chtějí se pro zkoušky nabídnout.

(spe), Hospodářské noviny, 12.2.2002

Ohodnoťte tento článek!